Cientistas da Universidade de Groningen, liderado pelo Professor Associado de Biologia Química Giovanni Maglia, desenvolveram um sistema nanopore que é capaz de medir diferentes metabólitos simultaneamente em uma variedade de fluidos biológicos, tudo em questão de segundos. O sinal de saída elétrica é facilmente integrado em dispositivos eletrônicos para diagnósticos domésticos. Os resultados foram publicados em Nature Communications .

Medir muitos metabólitos ou drogas no corpo é complicado e demorado, e o monitoramento em tempo real geralmente não é possível. As correntes iônicas que passam por nanoporos individuais estão surgindo como uma alternativa promissora para a análise bioquímica padrão. Os nanoporos já estão integrados em dispositivos portáteis para determinar as sequências de DNA. "Mas é basicamente impossível usar esses nanoporos para identificar especificamente pequenas moléculas em uma amostra biológica complexa, "diz Maglia.

Transdutor

Um ano atrás, Maglia demonstrou como usar nanoporos para identificar as 'impressões digitais' de proteínas e peptídeos, e até mesmo para distinguir polipeptídeos que diferem em um aminoácido. Agora, ele adaptou este sistema para identificar pequenas moléculas em fluidos biológicos. Para fazer isso, ele usou um nanoporo maior de formato cilíndrico ao qual acrescentou proteínas de ligação ao substrato. "As bactérias fazem centenas dessas proteínas para ligar substratos a fim de transportá-los para as células. Essas proteínas têm especificidades que evoluíram ao longo de bilhões de anos."

Maglia adapta as proteínas de ligação para caber dentro do nanopore. Se uma proteína então se liga ao seu substrato, ele muda sua conformação. Esse, por sua vez, muda a corrente que passa pelo poro. "Estamos usando a proteína de ligação como um transdutor elétrico para detectar as moléculas individuais do substrato, "explica Maglia. Os poros podem ser incorporados a um dispositivo padrão que analisa a corrente de centenas de poros individuais simultaneamente. Para isso, os cientistas estão trabalhando com Oxford Nanopores, líder mundial neste tipo de tecnologia.

Sangue, suor, e urina

Ao adicionar duas proteínas de ligação ao substrato diferentes que são específicas para a glicose e o aminoácido asparagina, Maglia conseguiu fazer a leitura de ambos em uma fração de uma única gota de sangue em menos de um minuto. "Sensores de glicose em tempo real estão disponíveis, mas a análise da asparagina normalmente leva dias, "diz ele. O método de Maglia funciona com sangue, suor, urina ou qualquer outro fluido corporal, sem a necessidade de preparação da amostra. As proteínas de ligação ao substrato estão de um lado da membrana e a amostra do outro. "Como os poros são muito estreitos, a mistura só acontece dentro do nanopore, para que o sistema possa operar continuamente, " ele explica.

O desafio agora é identificar proteínas de ligação adequadas para mais substratos, incluindo drogas. O grupo de Maglia encontrou dez até agora. "Mas eles precisam ser ajustados para trabalhar com o poro. E, no momento, não entendemos realmente o mecanismo para isso, então encontrar as proteínas certas é uma questão de tentativa e erro, "diz ele. Maglia está em busca de oportunidades para abrir uma empresa que forneça essas proteínas de ligação." Se pudermos criar um sistema com proteínas que são específicas para centenas de metabólitos diferentes, teremos criado uma nova tecnologia verdadeiramente revolucionária para diagnósticos médicos. "